DE19616847B4

DE19616847B4 - Gedrucktes Dickschichtsubstrat und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE19616847B4
Application number: DE19616847A
Authority: DE
Inventors: Shinji Kariya Ota; Takashi Kariya Nagasaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2016-04-27
Also published as: JPH08307031A; DE19616847A1; US5754093A; JP3633028B2

Abstract

Gedrucktes Dickschichtsubstrat mit:
einem Keramiksubstrat (1);
einem gesinterten Dickschichtleiter (2), welcher auf dem Keramiksubstrat (1) angeordnet ist;
einem gesinterten Dickschichtwiderstand (3) eines Lanthanborid aufweisenden Typs, welcher auf dem Keramiksubstrat (1) angeordnet ist; und
einer Zwischenschicht (4) eines Lanthanborid aufweisenden Typs, deren Schichtwiderstandswert gleich oder größer als 100 Ω/☐ und gleich oder geringer als 1 kΩ/☐ ist, wobei
die Zwischenschicht (4) zwischen dem Dickschichtleiter (2) und dem Dickschichtwiderstand (3) vorgesehen ist, und
der Dickschichtwiderstand (3) einen Schichtwiderstandswert aufweist, der gleich oder größer als 5 kΩ/☐ oder gleich oder geringer als 50 Ω/☐ ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein gedrucktes Dickschichtsubstrat und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das gedruckte Dickschichtsubstrat ist beispielsweise als Keramiksubstrat bekannt, auf welchen ein Dickschichtleiter und ein Dickschichtwiderstand gedruckt sind.
Ein gedrucktes Dickschichtsubstrat wird herkömmlicherweise wie folgt hergestellt: ein Dickschichtleiter wird durch ein Siebdruckverfahren auf ein keramisches Substrat gedruckt; der gedruckte Dickschichtleiter wird danach gesintert; eine Mehrzahl von für die Schaltung benötigten Dickschichtwiderständen wird darauf gedruckt und zusammen gesintert. Zu diesem Zeitpunkt sind wie in 10A und 10B dargestellt ein Dickschichtwiderstand 3 und Dickschichtleiter 2 derart angeordnet, daß der Dickschichtwiderstand 3 um einen geeigneten Betrag die Dickschichtleiter überdeckt. 10A zeigt eine Draufsicht und 10B einen Querschnitt entlang Linie XB-XB von 10A.
Hierbei wird in einem Fall, bei welchem für den Dickschichtleiter 2 ein Material eines Lanthanborid aufweisenden Typs verwendet wird, eine ohmsche Paste eines LaB₆-Typs für den Dickschichtwiderstand 3 verwendet, dessen Schichtwiderstandswert zwischen 10 Ω/☐ und 10 kΩ/☐ liegt. Ein Dickschichtwiderstand 3, welcher durch diese ohmsche Paste eines LaB₆-Typs gebildet ist, wird hiernach als ”LaB₆-Widerstand” bezeichnet.
Es wurde jedoch nach einer aufwendigen Suche und wiederholten Experimenten herausgefunden, daß, wenn der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Widerstands 3 einen kleinen Wert von 10 bis 50 Ω/☐ besitzt, der Dickschichtleiter 2 eine Widerstandswertabnormität erfährt bzw. aufweist, welche eine Verschlechterung der Herstellungsausbeute oder eine Verschlechterung der Zuverlässigkeit des Widerstands hervorrufen kann.
Darüber hinaus stieg der Widerstandswert spürbar an, und es trat eine Widerstandswertabnormität ähnlich auf, wenn der Schichtwiderstand des LaB₆-Widerstands 3 einen großen Wert von etwa 5 bis 10 kΩ/☐ besaß.
Die US Patentschrift Nr. 4,728,534 beschreibt eine Dickfilmleiterstruktur, die einen Träger als Basis für einen Dickfilmwiderstandsaufbau aufweist, wobei der Dickfilmwiderstandsaufbau ein auf dem Träger gedrucktes Widerstandsmaterial, erste und zweite Sperrschichten, die jeweils mit ersten und zweiten Endschichten aus einem edlen Metall verbunden sind, und erste und zweite leitende Schichten, die jeweils mit den ersten und zweiten Sperrschichten verbunden sind, aufweist.
Die US-Patentschrift Nr. 5,119,272 beschreibt eine Schaltungskarte, die ein keramisches Substrat, Elektrodenabschnitte und Leiterabschnitte, die auf dem keramischen Substrat ausgebildet sind, enthält. Auf dem keramischen Substrat sind eine Leiterschicht und eine Widerstandsschicht angeordnet, wobei die Widerstandsschicht mit den Elektrodenabschnitten verbunden ist und zwei Verbindungsdickfilmleiter zum elektrischen Verbinden des Dickfilmwiderstandes und der Leiterschicht an beiden Enden des Dickfilmwiderstandes vorgesehen sind.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2273986 beschreibt eine Dickfilmschaltungskarte, die eine erste Leiterschicht aufweist, die auf einem Substrat ausgebildet ist. Eine Widerstandsschicht ist so ausgebildet, daß sich ihre Schicht und die erste Leiterschicht nicht auf dem Substrat überlappen. Ein zweiter Leiter ist so ausgebildet, daß sich seine Schicht und jeder Teil auf der Schicht des ersten Leiters und die Widerstandsschicht auf dem Substrat überlappen.
Die US Patentschrift Nr. 2,786,925 beschreibt einen Metallfilmwiderstand mit einer Steatitbasis, auf der ein Widerstandsfilm angeordnet ist. Auf diesem Widerstandsfilm sind elektrische Anschlüsse an zueinander beabstandeten Abschnitten befestigt, wobei ein schmales Band aus Metall, das einer thermischen Diffusion entgegenwirkt, zwischen den Anschlüssen und den Abschnitten des Films, an denen die Anschlüsse angebracht sind, angeordnet ist.
Die US Patentschrift Nr. 3,649,945 beschreibt einen Dünnfilmwiderstandskontakt, wobei eine Zwischenschicht aus Molybdän zwischen der Aluminiumzwischenverbindungsschicht einer Halbleitervorrichtung und einem Dünnfilmwiderstand aus Nickelchrom, Siliziummetall oder dotiertem Silizium angeordnet ist.
Die US-Patentschrift Nr. 4,512,917 beschreibt eine Hexaborid-Widerstandszusammensetzung zur Erstellung eines Dickfilmwiderstands, der eine Mixtur aus fein verteilten Teilchen von einem leitenden Metallhexaborid und einem kristallisierbaren Glas aufweist. Das Metallhexaborid enthält mindestens 5 Mol% Ta₂O₅, das durch das Metallhexaborid unter normalen Feuerungsbedingungen reduzierbar ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, im Hinblick auf die oben beschriebenen Schwierigkeiten einen Dickschichtwiderstand in einem gedruckten Dickschichtsubstrat zu schaffen, welcher einen geeigneten Widerstandswert besitzt.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtungen und Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Demgemäß wird ein gedrucktes Dickschichtsubstrat bereitgestellt, welches einen Dickschichtleiter und einen Dickschichtwiderstand aufweist, welche jeweils durch Drucken und Sintern auf ein beziehungsweise einem Keramiksubstrat gebildet werden, und welches des weiteren ein Verbindungsteil aufweist, welches zur elektrischen Verbindung zwischen dem Dickschichtleiter und dem Dickschichtwiderstand angeordnet ist und eine Reaktion des Dickschichtleiters mit dem Dickschichtwiderstand verhindern soll.
Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
1A zeigt eine Draufsicht, welche eine Struktur eines gedruckten Dickschichtsubstrats entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und 1B zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie IB-IB von 1A;
2 zeigt ein Diagramm, welches ein Herstellungsverfahren des gedruckten Dickschichtsubstrats entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 zeigt ein charakteristisches Diagramm, welches Durchschnittswiderstandswerte von Beispielen (der in 1 dargestellten Struktur) jeweils ohne Zwischenschicht und mit LaB₆-Zwischenschichten mit einem Schichtwiderstandswert von 100 Ω/☐, 1 kΩ/☐ und 10 kΩ/☐ darstellt;
4A zeigt eine Draufsicht, welche eine Struktur eines gedruckten Dickschichtsubstrats entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und 4B zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie IVB-IVB von 4A;
5 zeigt ein charakteristisches Diagramm, welches Durchschnittswiderstandswerte von Beispielen (der in 4 dargestellten Struktur) jeweils ohne Zwischenschicht und LaB₆-Zwischenschichten mit einem Schichtwiderstandswert von 100 Ω/☐, 1 kΩ/☐ und 10 kΩ/☐ darstellt;
6A zeigt eine Draufsicht, welche eine Struktur eines gedruckten Dickschichtsubstrats entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, 6B zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie VIB-VIB von 6A, und 6C zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie VIC-VIC von 6A;
7 zeigt eine Draufsicht auf ein Vergleichsbeispiel zur Beschreibung der Reduzierung der Größe eines Bauelements mit der in 6A dargestellten Struktur;
8 zeigt ein charakteristisches Diagramm, welches Durchschnittswiderstandswerte von Beispielen (der Struktur entsprechend einer vierten Ausführungsform) jeweils ohne Zwischenschicht und LaB₆-Zwischenschichten mit einem Widerstandswert von 100 Ω/☐ und 1 kΩ/☐ darstellt;
9A zeigt eine Draufsicht, welche eine Struktur eines gedruckten Dickschichtsubstrats entsprechend einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und 9B zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie IXB-IXB von 9A;
10A zeigt eine Draufsicht, welche eine herkömmliche Struktur eines gedruckten Dickschichtsubstrats darstellt, und 10B zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie XB-XB von 10A;
11 zeigt eine Querschnittsansicht, welche schematisch das Auftreten eines Bruchs und das Auftreten eines gebrochenen Drahts in einem Dickschichtleiter 2 darstellt, wenn der Schichtwiderstandswert eines LaB₆-Widerstands 3 klein ist;
12 zeigt ein charakteristisches Diagramm, welches die Abweichung eines bestimmten Widerstandswerts von dem tatsächlichen Widerstandswert der sich ergebenden Produkte der LaB₆-Widerstände darstellt, deren Schichtwiderstandswerte bei 10 Ω/☐, 50 Ω/☐ bzw. 100 Ω/☐ liegen;
13 zeigt ein charakteristisches Diagramm, welches die Abweichung eines bestimmten Widerstandswerts von dem tatsächlichen Widerstandswert der sich ergebenden Produkte von LaB₆-Widerständen darstellt, deren Schichtwiderstandswert 1 kΩ/☐, 5 kΩ/☐ bzw. 10 kΩ/☐ betragen;
14 zeigt eine Querschnittsansicht, welche schematisch eine glashaltige bzw. glasige Widerstandsschicht (glassified resistor layer) darstellt, welche auf der Seite eines LaB₆-Widerstands 3 gebildet ist, wenn ein Schichtwiderstandswert des LaB₆-Widerstands 3 groß ist; und
15 zeigt eine Draufsicht, welche eine Struktur eines gedruckten Dickschichtsubstrats entsprechend einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie oben beschrieben tritt bei einem Fall, bei welchem der LaB₆-Widerstand 3 der 10A und 10B einen kleinen Schichtwiderstandswert von 10 bis 50 Ω/☐ besitzt, bezüglich des Dickschichtleiters 2 eine Widerstandswertabnormität auf.
12 bezeichnet Untersuchungsergebnisse von Durchschnittswiderstandswerten von 20 Proben, deren Schichtwiderstandswert des LaB₆-Widerstands 3 auf 10 Ω/☐, 50 Ω/☐ oder 100 Ω/☐ verändert wurde. In 12 bezeichnet die Vertikalachse den Durchschnittswiderstandswert, dessen Widerstandswert nach dem Sintern auf eine Größe von 1 mm × 1 mm bezogen ist. Es sollte bemerkt werden, daß die in 3, 5, 8 und 13 dargestellten Graphen, welche später bezüglich der Untersuchung beschrieben werden, ähnlich demjenigen von 12 sind.
Wie in 12 dargestellt steigt der Widerstandswert von einem Entwurfswert stark an, wenn der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Widerstands 3 auf 10 Ω/☐ oder 50 Ω/☐ bestimmt wurde.
Darüber hinaus wurden wie in 13 dargestellt ebenfalls Proben untersucht, deren Schichtwiderstandswert des LaB₆-Widerstands 3 auf 1 kΩ/☐, 5 kΩ/☐ oder 10 kΩ/☐ verändert wurde. Aus 13 ist ersichtlich, daß der Widerstandswert stark von einem Entwurfswert ansteigt, wenn der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Widerstands 3 auf 5 kΩ/☐ oder 10 kΩ/☐ bestimmt wurde.
Auf verschiedene Untersuchungen bezüglich der obigen Punkte wurde herausgefunden, daß ein Grund für das Auftreten der Widerstandswertabnormität wie oben beschrieben in dem Auftreten eines Bruchs 2a liegt, was zu einem Bruch eines Drahtes in dem Dickschichtleiter 2 wie in 11 dargestellt führt; oder andererseits in einer Reaktion zwischen der Zusammensetzung eines in dem Dickschichtleiter enthaltenen Glases und der Zusammensetzung des Dickschichtwiderstands wie in 14 dargestellt.
In einem Fall, bei welchem der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Widerstands 3 vergleichsweise niedrig ist (d. h. in einem Fall, bei welchem der Schichtwiderstandswert nicht größer als 50 Ω/☐ ist), reagiert das LaB₆ des Widerstands mit der Zusammensetzung in dem Dickschichtleiter 2, und der Dickschichtleiter wird denaturiert. Dieser Vorgang tritt unter einem Endteil des Widerstands stark auf und führt zu einem gebrochenen Draht in dem Dickschichtleiter 2 wie In 11 dargestellt.
Darüber hinaus reagiert in einem Fall, bei welchem der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Widerstands 3 relativ groß ist (d. h. in einem Fall, bei welchem der Schichtwiderstandswert wenigstens 5 kΩ/☐ beträgt), mit der Zusammensetzung in dem Dickschichtleiter 2, und es wird eine glashaltige bzw. glasige Widerstandsschicht (glassified resistor layer) 3a an der Seite des LaB₆-Widerstands 3 wie in 14 dargestellt gebildet, und es tritt die Widerstandswertabnormität auf, da der Widerstandswert dieser glashaltigen bzw. glasigen Schicht groß ist.
Auf der Grundlage der obigen Untersuchungen wurde das Auftreten der Widerstandswertabnormität infolge der Reaktion des Dickschichtleiters mit dem Dickschichtwiderstand genau geprüft, und es wurde entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zwischen dem Dickschichtleiter und dem Dickschichtwiderstand eine dazwischen befindliche Schicht vorgesehen, um die Reaktion des Dickschichtleiters mit dem Dickschichtsubstrat während des Sinterns des Dickschichtwiderstands zu verhindern.
Folglich wird durch Vorsehen der zwischen dem Dickschichtleiter und dem Dickschichtwiderstand befindlichen Schicht die Reaktion des Dickschichtleiters mit dem Dickschichtwiderstand zur Zeit des Sinterns des Dickschichtwiderstands verhindert, worauf das Auftreten eines Bruches infolge dieser Reaktion oder der Bildung einer glashaltigen bzw. glasigen Widerstandsschicht unterdrückt wird, und der Widerstandswert des Dickschichtwiderstands kann auf einen geeigneten Wert bestimmt werden.
Ein Widerstand oder ein Leiter, welcher nicht mit dem Dickschichtleiter und dem Dickschichtwiderstand reagiert, kann als die dazwischen befindliche Schicht verwendet werden.
Darüber hinaus ist entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung als die dazwischen befindliche Schicht eine Widerstandszwischenschicht eines Lanthanborid aufweisenden Typs vorgesehen, welche einen Schichtwiderstandswert von nicht weniger als 100 Ω/☐ und nicht mehr als 1 kΩ/☐ besitzt und zwischen einem Dickschichtleiter und einem Dickschichtwiderstand eines Lanthanborid aufweisenden Typs vorgesehen ist.
In einem Fall, bei welchem der Schichtwiderstandswert eines Widerstands eines Lanthanborid aufweisenden Typs beispielsweise 50 Ω/☐ oder weniger beträgt, erhöht sich der Widerstandswert von dem Entwurfswert wie in 12 dargestellt, es kann jedoch ein Ansteigen des Widerstandswerts wie bezüglich der später beschriebenen Ergebnisse entsprechend 3 und 5 dadurch verhindert werden, daß eine Widerstandszwischenschicht eines Lanthanborid aufweisenden Typs mit einem Schichtwiderstandswert von nicht weniger als 100 Ω/☐ dazwischengelegt wird.
Dies liegt daran, daß in einem Fall, bei welchem der Schichtwiderstandswert eines Widerstands eines Lanthanborid aufweisenden Typs 50 Ω/☐ oder weniger beträgt, LaB₆ in dem Widerstand übermäßig vorkommt, und daher reagiert das LaB₆ leicht mit der Zusammensetzung in dem Dickschichtleiter, jedoch mit einem Widerstand eines Lanthanborid auf weisenden Typs mit einem Schichtwiderstandswert von 100 Ω/☐ oder mehr ist die Menge von darin befindlichem LaB₆ hinreichend, und somit wird es schwer, eine Reaktion zwischen der Zusammensetzung in dem Dickschichtleiter und dem LaB₆ zu erzeugen.
In einem Fall, bei welchem der Schichtwiderstandswert eines Widerstands eines Lanthanborid aufweisenden Typs beispielsweise 5 kΩ/☐ oder mehr beträgt, ist der Widerstandswert bezüglich des Entwurfswerts wie in 13 dargestellt erhöht, jedoch wird die Bildung einer glashaltigen bzw. glasigen Widerstandsschicht unterdrückt, und es kann ein Erhöhen des Widerstandswerts wie bezüglich der später beschriebenen Ergebnisse wie in 8 dargestellt dadurch verhindert werden, daß eine Widerstandszwischenschicht eines Lanthanborid aufweisenden Typs mit einem Schichtwiderstandswert von nicht mehr als 1 kΩ/☐ dazwischengelegt wird. Entsprechend 8 wird ein Widerstand mit 10 kΩ/☐ als Widerstandsprobe verwendet.
Dies liegt daran, daß in einem Fall, bei welchem der Schichtwiderstandswert eines Widerstands eines Lanthanborid aufweisenden Typs 5 kΩ/☐ oder mehr beträgt, LaB₆ darin spärlich vorhanden ist, wohingegen LaB₆ äußerst mager vorhanden ist und der Widerstandswert sich erhöht, wenn die Glaszusammensetzung in dem Dickschichtleiter und das LaB₆ miteinander reagieren, sogar wenn das LaB₆ in einem Widerstand eines Lanthanborid aufweisenden Typs von 1 kΩ/☐ oder weniger verringert ist, wobei der diesbezügliche Effekt gering ist, und somit wird ein Ansteigen des Widerstandswerts verhindert.
Es kann durch Bestimmen des Schichtwiderstandswerts einer Widerstandszwischenschicht eines Lanthanborid aufweisenden Typs auf einen Wert von nicht weniger als 100 Ω/☐ und nicht mehr als 1 kΩ/☐ des Widerstandswerts des Widerstands eines Lanthanborid aufweisenden Typs auf einem geeigneten Wert unabhängig davon gehalten werden, welchen Widerstandswert ein Widerstand eines Lanthanborid aufweisenden Typs besitzen kann, welcher darauf gebildet ist.
Darüber hinaus sind entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung der Dickschichtleiter und der Widerstand eines Lanthanborid aufweisenden Typs auf einem Keramiksubstrat in einem Zustand des Nichtüberlappens gebildet, und die Widerstandszwischenschicht eines Lanthanborid aufweisenden Typs ist mit einem überlappenden Teil zum elektrischen Verbinden bezüglich des Dickschichtleiters und des Widerstands gebildet.
Durch Aufheben des wechselseitigen Überlappens der Gesamtheit des Dickschichtleiters, des Widerstands und der Zwischenschicht auf diese Weise kann die Oberflächenunebenheit äquivalent zu einem gewöhnlichen Substrat gebildet werden.
Des weiteren ist entsprechend einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Widerstandszwischenschicht eines Lanthanborid aufweisenden Typs mit einem Schichtwiderstandswert von nicht weniger als 100 Ω/☐ zwischen einem Endteil eines Widerstands eines Lanthanborid aufweisenden Typs, welcher einen Schichtwiderstandswert von nicht mehr als 50 Ω/☐ besitzt, und einem Dickschichtleiter vorgesehen, und der Widerstand eines Lanthanborid aufweisenden Typs und der Dickschichtleiter berühren sich direkt in einem Gebiet außerhalb des Widerstandsendteils.
Durch Strukturieren des Widerstands eines Lanthanborid aufweisenden Typs und des Dickschichtleiters derart, daß sie sich in einem Gebiet außerhalb des Widerstandsendteils berühren, kann ein Ansteigen des Widerstandswerts infolge des Dazwischenlegens der Widerstandszwischenschicht eines Lanthanborid aufweisenden Typs verhindert werden.
Darüber hinaus ist entsprechend einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, welcher auf ein Verfahren zur Herstellung einer Dickschicht gerichtet ist, eine Zwischenschicht zur Verhinderung, daß eine zu druckende ohmsche Paste und der gesinterte Leiter infolge des Sintern der ohmschen Paste reagieren, vor dem Drucken der ohmschen Paste dazwischengelegt.
Durch Anwendung eines derartigen Herstellungsverfahrens kann der Widerstandswert des Dickschichtwiderstands wie oben beschrieben auf einem geeigneten Wert gehalten werden.
Des weiteren ist entsprechend eines sechsten Aspektes der vorliegenden Erfindung ein Schritt zum Drucken der ohmschen Paste vorgesehen, welcher ebenfalls das Drucken der Zwischenschicht enthält, wobei die ohmsche Paste dasselbe Material jedoch ein unterschiedliches Zusammensetzungsverhältnis wie die ohmsche Paste für den Dickschichtwiderstand aufweist. Hierbei wird wie bezüglich des fünften Aspekts beschrieben die Zwischenschicht derart gedruckt, daß sie zwischen dem gesinterten Leiter und der ohmschen Paste für den Widerstand lokalisiert ist, um zu verhindern, daß die ohmsche Paste und der gesinterte Leiter infolge des Sinterns der ohmschen Paste für den Widerstand reagieren.
Durch Strukturierung der Zwischenschicht aus demselben Material wie dem der ohmschen Paste für den Dickschichtwiderstand wird es möglich, den Bildungsprozess der Zwischenschicht zu vereinfachen.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1A und 1B zeigen eine Struktur eines gedruckten Dickschichtsubstrats entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1A zeigt eine Draufsicht, und 1B zeigt einen Querschnitt entlang Linie IB-IB von 1A.
Bei dieser ersten Ausführungsform wird ein Fall angewandt, bei welchem ein Dickschichtwiderstand einen kleinen Schichtwiderstandswert besitzt. Entsprechend 1A und 1B ist ein Dickschichtleiter 2 eines Cu aufweisenden Typs, welcher aus Cu und einer Glaskomponente zusammengesetzt ist, auf einem Keramiksubstrat 1 gebildet, und eine Zwischenschicht 4, welche ein Überdeckungsteil zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zu dem Dickschichtleiter 2 bzw. einem LaB₆-Widerstand 3 besitzt, ist dazwischen gebildet.
Ein Widerstand oder Leiter, welcher nicht mit dem Dickschichtleiter 2 und dem LaB₆-Widerstand 3 reagiert, kann als Material für diese Zwischenschicht 4 verwendet werden. Jedoch wird vom Standpunkt der Herstellung aus betrachtet es bevorzugt, die Zwischenschicht 4 aus einem Material zu bilden, welches identisch zu demjenigen des LaB₆-Widerstands 3 ist, welcher auf das Keramiksubstrat 1 gedruckt ist. LaB₆-Widerstände 3 verschiedender Widerstandswerte werden einzeln gedruckt und auf dem Keramiksubstrat 1 gebildet, und daher gibt es, wenn die Zwischenschicht 4 als LaB₆-Widerstand dazwischen ausgebildet wird, den Vorteil, daß die Zwischenschicht 4 ähnlich wie die anderen LaB₆-Widerstände gebildet werden kann, und die Zwischenschicht 4 kann gebildet werden, ohne daß die Anzahl der Druck- oder der Sintervorgänge zu erhöhen ist.
Ein LaB₆-Widerstand, welcher aus LaB₆ und einer Glaskomponente zusammengesetzt ist, wird hiernach als Zwischenschicht 4 verwendet und wird in der Beschreibung als LaB₆-Zwischenwiderstand 4 bezeichnet.
2 zeigt einen schematischen Verfahrensablauf der Herstellung des in 1A und 1B dargestellten gedruckten Dickschichtsubstrats.
Zuerst wird ein Dickschichtleiter eines Cu aufweisenden Typs auf das Keramiksubstrat 1 gedruckt und danach getrocknet (Schritt 101), und danach wird der Leiter bei 900°C gesintert (Schritt 102). Eine ohmsche Paste eines LaB₆-Typs wird darauf gedruckt und danach getrocknet. Das Druck- und Trocknungsverfahren zur Bildung des Widerstands werden entsprechend den Widerständen wiederholt durchgeführt, welche die in der Schaltung geforderten jeweiligen Schichtwiderstandswerte aufweisen, einschließlich eines Druckens eines LaB₆-Zwischenwiderstands 4 mit einem bestimmten Schichtwiderstandswert (Schritt 103). Danach werden die gedruckten Widerstände, welche den Zwischenwiderstand 4 enthalten, gemeinsam gesintert (Schritt 104). Wenn ein LaB₆-Widerstand als Zwischenschicht verwendet wird, kann folglich die Herstellung gleichzeitig mit einem anderen LaB₆-Widerstand durchgeführt werden.
3 zeigt die Untersuchungsergebnisse bezüglich der Verwendung eines Blauelements mit einem Schichtwiderstand von 10 Ω/☐ wie den LaB₆-Widerstand 3, wobei keine Zwischenschicht 4 und ein LaB₆-Zwischenwiderstand 4 vorgesehen ist, dessen Schichtwiderstandswert 100 Ω/☐, 1 kΩ/☐ bzw. 10 kΩ/☐ beträgt, wobei der letzte Wert nicht vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung umfaßt wird.
Wie in 3 dargestellt ist der Durchschnittswiderstandswert bezüglich 10 Ω bei einem Bauelement, welches keine Zwischenschicht 4 besitzt, stark erhöht, es kann jedoch ein stabilisierter gewünschter Widerstandswert in einem Fall erzielt werden, bei welchem der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Zwischenwiderstands 4 auf 100 Ω/☐ oder 1 kΩ/☐ bestimmt ist. Jedoch ist der Widerstandswert in einem Fall erhöht, bei welchem der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Zwischenwiderstands 4 auf 10 kΩ/☐ bestimmt ist.
Dies liegt an dem Auftreten eines Effekts des Widerstandswerts der Zwischenschicht 4, wenn der LaB₆-Zwischenwiderstand 4 über die Gesamtheit eines Verbindungsteils des Dickschichtleiters 2 und des LaB₆-Widerstands wie in 1A und 1B dargestellt gebildet ist. Es ist folglich in einem Fall des Strukturierens wie in 1A und 1B dargestellt nötig, den Schichtwiderstandswert des LaB₆-Zwischenwiderstands 4 von 100 Ω/☐ bis auf 1 kΩ/☐ zu bestimmen.
Eine zweite Ausführungsform ist derart strukturiert, daß der Einfluß des Widerstandswerts des oben beschriebenen LaB₆-Zwischenwiderstands 4 auf den Gesamtwiderstandswert als Dickschichtwiderstand zurückgehalten wird.
Ein Bruch, welcher bei einem Dickschichtleiter 2 auftritt, tritt an einem Endteil eines LaB₆-Widerstands 3 infolge einer Reaktion mit einer Zusammensetzung in dem Widerstand auf. Dieser Punkt wurde untersucht, und bei der zweiten Ausführungsform wurde ein LaB₆-Zwischenwiderstand 4 lediglich zwischen einem Endteil eines LaB₆-Widerstands 3 und einem Dickschichtleiter 2 wie in 4A und 4B dargestellt angeordnet. In diesem Fall kontaktieren sich der LaB₆-Widerstand 3 und der Dickschichtleiter 2 direkt an einem Teil, an welchem der LaB₆-Zwischenwiderstand 4 nicht gebildet ist, und somit wird der Widerstandswert nicht verändert. 4A zeigt eine Draufsicht, und 4B zeigt einen Querschnitt entlang Linie IVB-IVB von 4A.
5 zeigt die experimentellen Ergebnisse in einem Fall einer derartigen Strukturierung. Ein stabilisierter gewünschter Widerstandswert könnte erlangt werden, wenn der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Zwischenwiderstands 4 auf entweder 100 Ω/☐, 1 kΩ/☐ oder auf 10 kΩ/☐ bestimmt wäre, wobei der letzte Wert nicht vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung umfaßt wird.
Aus den experimentellen Ergebnissen entsprechend 3 und 5 bezüglich der oben beschriebenen Ausführungsformen ist ersichtlich, daß ein Auftreten eines Bruchs verhindert werden kann, wenn der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Zwischenwiderstands 4 auf nicht weniger als 100 Ω/☐ in einem Fall bestimmt wird, bei welchem der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Widerstands 3 klein ist. Dies liegt daran, daß, entgegen einem Fall, bei welchem der Schichtwiderstandswert bezüglich des LaB₆-Zwischenwiderstands bei 50 Ω/☐ oder darunter liegt, LaB₆ in dem LaB₆-Zwischenwiderstand 4 übermäßig vorkommt und sich die Empfindlichkeit einer Reaktion zwischen einer in dem Dickschichtleiter enthaltenen Zusammensetzung und dem LaB₆ erhöht, wenn der Schichtwiderstandswert 100 Ω/☐ oder mehr beträgt, das LaB₆ in dem LaB₆-Zwischenwiderstand 4 eine geeignete Größe annimmt, und es wird schwierig, eine Reaktion zwischen einer in dem Dickschichtleiter enthaltenen Glaszusammensetzung und dem LaB₆ zu erzeugen.
6A, 6B und 6C zeigen ein Beispiel, bei welchem die obige zweite Ausführungsform modifiziert ist. 6A zeigt eine Draufsicht, 6B zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie VIB-VIB von 6A, und 6C zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie VIC-VIC von 6A. Wenn die Dickschichtleiter 2 parallel oberhalb eines Keramiksubstrats 1 gebildet sind, bildet die vorliegende Ausführungsform einen LaB₆-Widerstand 3, um die zwei Dickschichtleiter 2 zu bedecken, und die LaB₆-Zwischenwiderstände 4 sind lediglich in Gebieten auf den jeweiligen Dickschichtleitern 2 angeordnet, an welchen ein Endteil des LaB₆-Widerstands 3 vorhanden ist.
Durch eine Strukturierung auf diese Weise kann eine Schwankung des Widerstandswerts ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform verhindert werden, und daneben kann die Größe in eine Längsrichtung (eine Links-Rechts-Richtung entsprechend 6A) des Widerstands sogar dann kleiner gestaltet werden, wenn die LaB₆-Zwischenwiderstände 4 vorgesehen sind.
Eine in 7 gezeigte Konfiguration kann in einem Fall erzielt werden, bei welchem der LaB₆-Zwischenwiderstand 4 zwischen dem Dickschichtleiter 2 und dem LaB₆-Widerstand 3 wie bei der zweiten Ausführungsform gebildet ist, in diesem Fall werden jedoch überdeckende Teile L₁ bis L₄ nötig. Dies liegt an der Notwendigkeit, die Druckverschiebung und dergleichen bei der Herstellung des gedruckten Dickschichtsubstrats zu berücksichtigen. L₁ bis L₄ betragen beispielsweise jeweils etwa 0,2 mm. Demgegenüber ist der LaB₆-Zwischenwiderstand 4 teilweise in eine Leitungsrichtung des Dickschichtleiters 2 gebildet, und der Dickschichtleiter und der LaB₆-Widerstand 3 sind lediglich in Längsrichtung des Widerstands in einem Fall ausgerichtet, bei welchem der LaB₆-Widerstand 3 gebildet ist, um den Dickschichtleiter wie in 6A bis 6C zu bedecken, und somit wird ein darüberliegendes Teil infolge eines Vorsehens der Zwischenschicht 4 unnötig, und es kann eine Reduzierung um eine dementsprechende Größe erzielt werden.
Bei einer vierten Ausführungsform wird ein LaB₆-Widerstand 3 verwendet, welcher einen großen Schichtwiderstandswert besitzt (etwa 5 kΩ/☐ bis 10 kΩ/☐). Die Struktur ist identisch derjenigen des in 1A und 1B gezeigten Bauelements.
8 zeigt die Untersuchungsergebnisse eines Durchschnittswiderstandswerts bezüglich einer Verwendung eines Bauelements mit einem Schichtwiderstandswert von 10 kΩ/☐ als den LaB₆-Widerstand 3 ohne eine Zwischenschicht 4 und mit einem LaB₆-Zwischenwiderstand 4, welcher einen Schichtwiderstandswert von 100 Ω/☐ bzw. 1 kΩ/☐ besitzt.
Mit dem Bauelement, welches keine Zwischenschicht 4 besitzt, ist der Widerstandswert spürbar von 10 kΩ erhöht, jedoch ist in einem Fall, bei welchem der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Zwischenwiderstands 4 auf 100 Ω/☐ oder 1 kΩ/☐ bestimmt ist, jeweils ein stabilisierter gewünschter Widerstandswert erzielt.
Folglich kann in einem Fall, bei welchem der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Widerstand 3 groß ist, ein Ansteigen des Widerstandwerts dadurch verhindert werden, daß der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Zwischenwiderstands 4 auf 1 kΩ/☐ oder weniger bestimmt wird.
Dies liegt daran, daß, wenn der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Zwischenwiderstands 4 auf einen großen Wert bestimmt wird, das LaB₆ in dem LaB₆-Zwischenwiderstand 4 spärlich vorhanden ist, die in dem Dickschichtleiter 2 enthaltene Zusammensetzung mit dem LaB₆ reagiert und das LaB₆ noch spärlicher wird und der Widerstandswert ansteigt. Wenn der Schichtwiderstand des LaB₆-Zwischenwiderstands 4 auf 1 kΩ/☐ oder weniger bestimmt wird, ist folglich ein Effekt der Verarmung des LaB₆ in dem LaB₆-Zwischenwiderstand 4 nicht in einem derartigen Ausmaß vorhanden, und es kann ein Ansteigen des Widerstandswerts unterdrückt werden.
Im folgenden wird eine fünfte Ausführungsform beschrieben. Bei einem Fall, bei welchem der Schichtwiderstandswert eines LaB₆-Widerstands 3 groß ist, ist sogar dann, wenn ein LaB₆-Zwischenwiderstand 4 auf einer Gesamtheit eines Verbindungsteils eines Dickschichtleiters und eines LaB₆-Widerstands 3 angeordnet ist, der Einfluß auf eine Widerstandswertänderung demzufolge klein. Aus diesem Grund ist eine Struktur wie die in 1A und 1B dargestellte akzeptabel, in diesem Fall wird jedoch die Unebenheit einer Oberfläche lediglich eines Teils groß, an welchem der LaB₆-Zwischenwiderstand 4 vorgesehen ist.
Dementsprechend ist diese Ausführungsform derart strukturiert, daß sich ein Dickschichtleiter 2 und ein LaB₆-Widerstand 3 nicht überlappen und ein LaB₆-Zwischenwiderstand 4 wie in 9A und 9B dargestellt dazwischen angeordnet ist. Durch Annehmen einer Struktur wie dieser kann die Oberflächenunebenheit klein gehalten werden. 9A zeigt eine Draufsicht, und 9B zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie IXB-IXB von 9A.
Entsprechend den obigen Ausführungsformen wird der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Zwischenwiderstands 4 derart gewählt, daß er nicht niedriger als 100 Ω/☐ in einem Fall ist, bei welchem der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Widerstands 3 klein ist, und der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Zwischenwiderstands 4 wird derart gewählt, daß er nicht größer als 1 kΩ/☐ in einem Fall ist, bei welchem der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Widerstands 3 groß ist. Wenn der Schichtwiderstandswert des LaB₆-Zwischenwiderstands 4 derart gewählt ist, daß er zwischen 100 Ω/☐ bis 1 kΩ/☐ beträgt, kann folglich eine Widerstandswertabnormität infolge des Auftretens eines Bruchs oder der Bildung einer glashaltigen bzw. glasigen Widerstandsschicht unabhängig von dem Schichtwiderstandswert des LaB₆-Widerstands 3 verhindert werden.
Eine sechste Ausführungsform ist eine Modifizierung der ersten oder zweiten Ausführungsform und bildet einen LaB₆-Zwischenwiderstand 4 zwischen vier Endteilen in Richtung der Breite eines LaB₆-Widerstands 3 und Dickschichtwiderständen 2, so daß die Endteile in Längsrichtung des LaB₆-Widerstands 3 direkt die Dickschichtleiter 2 kontaktieren.
Entsprechend dieser Ausführungsform kann ein Durchfluß eines elektrischen Stroms zu dem LaB₆-Widerstand 3 durch die angeordneten LaB₆-Zwischenwiderstände 4 aufrechterhalten werden, und daher wird ein Stromfluß zu dem LaB₆-Widerstand 3 sogar dann nicht verhindert, wenn ein Bruch in den Dickschichtleitern 2 unter dem Endteilen in Längsrichtung des LaB₆-Widerstands 3 auftritt. Folglich kann eine Widerstandswertabnormität verhindert werden.
Jede der oben beschriebenen Ausführungsformen stellt ein Bauelement unter Verwendung eines Cu aufweisenden Materials für den Dickschichtleiter 2 dar, es wird jedoch ebenfalls die Verwendung eines Ag aufweisenden Materials akzeptiert. Gemäß einer Ausgestaltung, die nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, ist der Dickschichtwiderstand 4 nicht ausschließlich auf einen LaB₆-Widerstand beschränkt, und es kann ein Widerstand eines RuO₂ aufweisenden Typs (Rutheniumoxid) verwendet werden.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Dickschichtwiderstand in einem gedruckten Dickschichtsubstrat offenbart, dessen Widerstandswert auf einem geeigneten Wert gehalten wird. Bei einem gedruckten Dickschichtsubstrat, welches durch Drucken eines Dickschichtleiters und eines Widerstands eines Lanthanborid aufweisenden Typs auf ein Keramiksubstrat und darauffolgendem Sintern gebildet wird, ist eine Widerstandszwischenschicht eines Lanthanborid aufweisenden Typs zwischen dem Dickschichtleiter und dem Widerstand eines Lanthanborid aufweisenden Typs vorgesehen. Eine Reaktion einer in dem Dickschichtleiter enthaltenden Glaszusammensetzung wird unterdrückt, und es wird eine Widerstandsabnormität während des Sintern dadurch verhindert, daß die Widerstandszwischenschicht eines Lanthanborid aufweisenden Typs dazwischen angeordnet wird.

Claims

Gedrucktes Dickschichtsubstrat mit: einem Keramiksubstrat (1); einem gesinterten Dickschichtleiter (2), welcher auf dem Keramiksubstrat (1) angeordnet ist; einem gesinterten Dickschichtwiderstand (3) eines Lanthanborid aufweisenden Typs, welcher auf dem Keramiksubstrat (1) angeordnet ist; und einer Zwischenschicht (4) eines Lanthanborid aufweisenden Typs, deren Schichtwiderstandswert gleich oder größer als 100 Ω/☐ und gleich oder geringer als 1 kΩ/☐ ist, wobei die Zwischenschicht (4) zwischen dem Dickschichtleiter (2) und dem Dickschichtwiderstand (3) vorgesehen ist, und der Dickschichtwiderstand (3) einen Schichtwiderstandswert aufweist, der gleich oder größer als 5 kΩ/☐ oder gleich oder geringer als 50 Ω/☐ ist.
Gedrucktes Dickschichtsubstrat nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht (4) teilweise den Dickschichtleiter (2) bedeckt.
Gedrucktes Dickschichtsubstrat nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zwischenschicht (4) unter dem Dickschichtwiderstand (3) angeordnet ist.
Gedrucktes Dickschichtsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Dickschichtleiter (2) Kupfer enthält.
Gedrucktes Dickschichtsubstrat nach Anspruch 1, wobei der Dickschichtwiderstand (3) einen Schichtwiderstandswert aufweist, der gleich oder größer als 5 kΩ/☐ ist; der Dickschichtleiter (2) und der Dickschichtwiderstand (3) auf dem Keramiksubstrat (1) angeordnet sind, ohne sich zu überlappen; und die Zwischenschicht (4) den Dickschichtleiter (2) und den Dickschichtwiderstand (3) elektrisch verbindet und enthält einen ersten Überlappungsabschnitt, der den Dickschichtleiter (2) überlappt; und einen zweiten Überlappungsabschnitt, der den Dickschichtwiderstand (3) überlappt.
Gedrucktes Dickschichtsubstrat nach Anspruch 1, wobei der Dickschichtwiderstand (3) einen Schichtwiderstandswert aufweist, der gleich oder geringer als 50 Ω/☐ ist; die Zwischenschicht (4) zwischen einem Endabschnitt des Dickschichtwiderstands (3) und dem Dickschichtleiter (2) vorgesehen ist; und einen Zwischenbereich des Dickschichtwiderstands (3), der ein anderer als der Endabschnitt des Dickschichtwiderstands (2) ist, den Dickschichtleiter (2) direkt kontaktiert.
Gedrucktes Dickschichtsubstrat nach Anspruch 6, wobei der Dickschichtleiter (2) ein erster Dickschichtleiter (2) ist; die Zwischenschicht (4) eine erste Zwischenschicht (4) ist; das gedruckte Dickschichtsubstrat außerdem aufweist: einen zweiten Dickschichtleiter (2), der beabstandet und im wesentlichen parallel zum ersten Dickschichtleiter (2) auf dem Keramiksubstrat (1) angeordnet ist; und eine zweite Zwischenschicht (4) eines Lanthanborid aufweisenden Typs, die einen Schichtwiderstandswert aufweist, der gleich oder größer als 100 Ω/☐ und gleich oder geringer als 1 kΩ/☐ ist; wobei die zweite Zwischenschicht (4) zur ersten Zwischenschicht (4) beabstandet ist und zwischen dem zweiten Dickschichtleiter (2) und einem anderen Endabschnitt des Dickschichtwiderstands (3) vorgesehen ist, der dem einen Endabschnitt des Dickschichtwiderstands (3) gegenüberliegt; und wobei ein anderer Zwischenbereich des Dickschichtwiderstands (3), der ein anderer als die Endabschnitte des Dickschichtwiderstands (3) ist, den zweiten Dickschichtleiter (2) direkt kontaktiert.
Verfahren zur Herstellung eines gedruckten Dickschichtsubstrats, mit den Schritten: Drucken einer leitenden Paste auf ein Keramiksubstrat (1) und Sintern der gedruckten leitenden Paste zur Bildung eines gesinterten Leiters (2); Drucken einer ersten Widerstandspaste eines Lanthanborid aufweisenden Typs in Kontakt zum gesinterten Leiter (2); Drucken einer zweiten Widerstandspaste eines Lanthanborid aufweisenden Typs in Kontakt mit der ersten Widerstandspaste; und gleichzeitiges Sintern der ersten Widerstandspaste und der zweiten Widerstandspaste zum jeweiligen Bilden einer gesinterten Zwischenschicht (4) und einem gesinterten Widerstand (3), wobei die erste Widerstandspaste eine Reaktion zwischen dem gesinterten Leiter (2) und der zweiten Widerstandspaste während des Schrittes des Sinterns begrenzt, die gesinterte Zwischenschicht (4) Lanthanborid enthält, der gesinterte Widerstand (3) Lanthanborid enthält, der Schichtwiderstandswert der gesinterten Zwischenschicht (4) gleich oder größer als 100 Ω/☐ und gleich oder geringer als 1 kΩ/☐ ist, und der Dickschichtwiderstand (3) einen Schichtwiderstandswert aufweist, der gleich oder größer als 5 kΩ/☐ oder gleich oder geringer als 50 Ω/☐ ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der gesinterte Leiter (2) Kupfer enthält.
Verfahren zur Herstellung eines gedruckten Dickschichtsubstrats, mit den folgenden Schritten: Drucken einer Leiterpaste auf einem Keramiksubstrat (1) und Sintern der gedruckten Leiterpaste zur Bildung eines Dickschichtleiters (2); Drucken einer Widerstandspaste eines Lanthanborid aufweisenden Typs und Sintern der gedruckten Widerstandspaste zur Bildung eines Dickschichtwiderstands (3), der mit dem Dickschichtleiter (2) elektrisch verbunden ist; und Anordnen einer Zwischenschicht (4) eines Lanthanborid aufweisenden Typs, die einen Schichtwiderstandswert aufweist, der gleich oder größer als 100 Ω/☐ und gleich oder geringer als 1 kΩ/☐ ist, in Kontakt mit dem gesinterten Dickschichtleiter (2) vor dem Drucken der Widerstandspaste, so dass die Zwischenschicht (4) zwischen dem gesinterten Dickschichtleiter (2) und der Widerstandspaste nach dem Drucken der Widerstandspaste vorgesehen ist und eine Reaktion zwischen dem gesinterten Dickschichtleiter (2) und der Widerstandspaste beim Sintern der Widerstandspaste begrenzt, wobei der Dickschichtwiderstand (3) einen Schichtwiderstandswert aufweist, der gleich oder größer als 5 kΩ/☐ oder gleich oder geringer als 50 Ω/☐ ist.